2017 № 4
Проблемы прочности. - 2017. - № 4.
КАЩАК Л., СПИШАК Э., КУБИК Р., МУХА Я.
Скінченноелементний розрахунок заклепувального з'єднання листів з трьох сталей з використанням жорсткого штампу (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 6-18. Скачати PDF
Методом скінченних елементів розраховано заклепувальне з'єднання листів з трьох сталей (типу DС06, DX530 і H220РD). Клепані з'єднання були отримані також експериментально за допомогою з'єднання сталей DС06 і DX530 завтовшки 0,8 мм і H220РD завтовшки 1,0 мм. За допомогою експериментального пристосування, яке працює як однопрохідний пристрій, виготовлені з'єднання круглої і осесиметричної форми; штамп не містить гнучких елементів (жорсткий штамп). Розрахунки методом скінченних елементів виконані за допомогою програми ANSYS при спрощеному осесиметричному режимі. З отриманих з'єднань були виготовлені металографічні шліфи для порівняння результатів моделювання з експериментом. Представлені результати обчислень обговорюються і порівнюються з експериментальними даними.
Ключові слова: метод скінченних елементів, ANSYS, зчеплення, три листи, сталь, механічне з'єднання.
Ключові слова: метод скінченних елементів, ANSYS, зчеплення, три листи, сталь, механічне з'єднання.
КІЕЛБАСА Б., БАЛОН П., СВЯТОНІОВСКІ А., ШОСТАК Я.
Аналіз втомного руйнування композитних пластинів з еліптичним отвором (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 19-33. Скачати PDF
Проаналізовано втомне руйнування композитних пластин з еліптичним отвором, довша вісь якого паралельна напряму прикладеної сили. Пластини виготовлені із склоепоксидного препрега, що складається з восьми окремих шарів з орієнтацією волокон [+45° / - 45° / + 45° / - 45°]s. Механічні властивості і константи матеріала досліджувалися і визначалися за результатами статичних випробувань на розтягування і експериментальних вимірів. Експериментально визначений також номінальний об'єм волокон в композитних пластинах. Метод експериментального дослідження на основі даних пасивний інфрачервоній термографії був реалізований як неруйнівний метод. Це дозволило визначати розташування температур при аналізі втомного руйнування. Отримані термограми порівнювалися з фотографіями пластинів в реальному часі. Представлена конкретна інформація про втому і основні види руйнування композиту, що зазвичай має місце в процесі втоми. На підтвердження теоретичних положень при експериментальному дослідженні встановлені три стадії втомного руйнування. Руйнування першого шару відбувалося в локальній зоні концентрації напружень і поширювалося уздовж волокон у напрямі кутів. Види руйнування, спостережувані при статичних і втомних випробуваннях, були майже однаковими. Приведені порівняння втомного руйнування багатошарового матеріалу з трьома різними типами отворів.
Ключові слова: аналіз втоми, композитні матеріали, термографія, тонкі шари.
Ключові слова: аналіз втоми, композитні матеріали, термографія, тонкі шари.
ЯСМИНСЬКА С., БРЕСТОВИЧ Т., ЛАЗАР М., САКСЛ К., ШУЛОВА К., ЧАРНОГУРСЬКА М., БЕДНАРОВА Л.
Визначення фізичних властивостей сплаву La0,85Ce0,15Ni5, що використовується при зберіганні водню (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 34-42. Скачати PDF
Встановлені фізичні властивості сплаву La0,85Ce0,15Ni5 з кристалічною структурою. Мікро- структурні властивості сплаву визначали за допомогою скануючого електронного мікроскопа, хімічний склад - методом енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії. Для визначення фазового складу використали рентгенівський дифрактометр. Проводили виміру твердості, теплопровідності і теплоємності зразка сплаву. Акумулюючу здатність сплаву по водню визначали за допомогою ізотерм концентрації і тиску. В цілях порівняння акумулюючу місткість вимірювали також в аморфній структурі сплаву, отриманій методом формування з розплаву.
Ключові слова: металогідрид, водень, водневе зберігання, властивості матеріалів, сплав.
Ключові слова: металогідрид, водень, водневе зберігання, властивості матеріалів, сплав.
ПАТЕР З., ТОМЧАК Я., БУЛЗАК Т.
Моделювання процесу поперечно-клинового плющення для виготовлення ступінчастого валу методом скінченних елементів (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 43-53. Скачати PDF
Представлені результати чисельного моделювання процесу поперечно-клинового плющення для виготовлення ступінчастого валу. Моделювання виконувалося на базі комерційної програми Forge NxT 1.1 с використанням методу скінечнних елементів. Чисельне рішення дозволило визначити зміни форми виробу, ефективної деформації, функції пошкодженості і розподілу температур, а також сил і моментів, що крутять, що діють на вал. Показано, що для моделювання навіть найбільш важких випадків процесу ПКП, коли необхідно враховувати складні конфігурації виробів і теплові явища, що виникають в процесі формоизменения, можуть використовуватися персональні комп'ютери.
Ключові слова: поперечно-клинове плющення, ступінчастий вал, інструменти проектування, чисельне моделювання, метод скінечнних елементів.
Ключові слова: поперечно-клинове плющення, ступінчастий вал, інструменти проектування, чисельне моделювання, метод скінечнних елементів.
ШВЕЦЬ П., ШРЕК А.
Мікроструктура і мікротвердість двофазних сталей, зварених волоконним лазером з низьколегованими сталями високої міцності елементів (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 54-62. Скачати PDF
Розглядається зварювання волоконним лазером двофазних сталей DP980 з високоміцними низьколегованими сталями LA340, при цьому особлива увага приділяється мікроструктурі, мікротвердості і властивостям розтягування стикових з'єднань. Мікроструктура в зоні сплаву з'єднань складалася в основному з нижнього бейніту і мартенсіту. У крупнозернистій області зони термічного впливу поблизу сталі DP980 виявлений переважно мартенсит, а в дрібнозернистій області - рівноосний ферит і мартенсіт відпустки. На ділянці високої відпустки зони термічного впливу поблизу сталі LA340, який характеризується крупнозернистою структурою, мікроструктура складалася з голчастого фериту, верхнього бейніту і рівноосного фериту. На ділянці низької відпустки зони термічного впливу поблизу сталі LA340 виявлена дрібнозерниста рівноосна ферритна мікроструктура. У зоні сплаву і в обох зонах термічного впливу мікротвердість збільшувалася в порівнянні з основними металами і складала 335 HV0.1 для сталі DP980 і 186 HV0.1 для сталі LA340. У зоні сплаву мікротвердість досягала 380... 441 HV0.1, в зоні термічного впливу сталей DP980 - 314...464 HV0.1, LAD340 - 181...380 HV0.1. Межа міцності при розтягуванні зварних з'єднань, отриманих зварюванням волоконним лазером, складав 460 МПа, досягаючи межі міцності основного матеріалу - стали LA340 при її руйнуванні.
Ключові слова: двохфазна сталь, високоміцна низьколегована сталь, зварювання волоконним лазером, мікроструктура, мікротвердість, межа міцності при розтязі.
Ключові слова: двохфазна сталь, високоміцна низьколегована сталь, зварювання волоконним лазером, мікроструктура, мікротвердість, межа міцності при розтязі.
ПОБЕРЕЖНИЙ Л. Я., МАРУЩАК П. О., СОРОЧАК А. П., ДРАГАНІВСЬКА Д., ГРИЦАНЧУК А. В., МИЩУК Б. В.
Корозійно-механічна деградація трубопроводів в кислих грунтах (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 63-76. Скачати PDF
Досліджено вплив тривалої експлуатації на деформаційну поведінку матеріалу магістральних газопроводів у кислих ґрунтових електролітах та показано, що залежно від концентрації корозивних складників середовища приріст деформації може становити до 20…30 %. Встановлено, що в кислих ґрунтових електролітах деградована трубопровідна сталь схильна до раптових деформаційних стрибків, які можуть спричинити спонтанну розгерметизацію трубопроводу.
Ключові слова: магістральні трубопроводи, корозійно-механічна деградація, тривале напрацювання, кінетика деформації, локалізація корозійних процесів.
Ключові слова: магістральні трубопроводи, корозійно-механічна деградація, тривале напрацювання, кінетика деформації, локалізація корозійних процесів.
ШРЕК А., ШВЕЦЬ П., БРУСИЛОВА А.
Формотворні характеристики нестандартних зварних заготівель з двофазних і термозагартованих сталей при впливі площинної анізотропії (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 77-81. Скачати PDF
Аналізуються формотворні властивості нестандартних зварних заготівель з акцентом на вплив площинної анізотропії на виникнення хвилястості в деталях глибокого витягу. Одна нестандартна зварна заготівля виконана з термозагартованої сталі BH220 з різним напрямом плющення і вживана в кузовних деталях автомобіля, інша - з двофазної сталі DP600 також з різним напрямом плющення і вживана в елементах конструкції автомобіля, що несуть. Деформаційно-міцнісни характеристики листів експериментальної сталі вимірювали при випробуваннях на розтягування і використали при моделюванні. Результати моделювання за допомогою програмного комплексу Dynaform порівнювали з експериментальними значеннями, отриманими при глибокому витягу прямокутних коробчастих деталей.
Ключові слова: хвостові зварювальні порожнечі, глибокий витяг, площинна анізотропія, текустура плющення.
Ключові слова: хвостові зварювальні порожнечі, глибокий витяг, площинна анізотропія, текустура плющення.
ТОМЧАК Я., ПАТЕР З., БУЛЗАК Т.
Теоретичний і експериментальний аналіз ротаційного обтискання порожнистих поковок, отриманих куванням на оправці (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 82-92. Скачати PDF
Представлені результати дослідження формоутворення порожнистих заготівель ступінчастих валів шляхом ротаційного обтискання інструментом, що обертається. Визначені можливості ротацийного обтискання при використанні допоміжного інструменту - оправляння, яке, будучи встановленої в порожнину заготівлі, може використовуватися для формування поверхні порожнини. Проведений теоретичний аналіз базувався на моделюванні методом скінченних елементів з використанням програмного комплексу Simufact Forming. При моделюванні визначалися розподіл інтенсивності деформації, температура і критерій руйнування Кокрофта-Латами. Проведено прогнозування таких явищ, як ковзання, деформація кованих заготівель і розтріскування матеріалу, які розглядаються як потенційну перешкоду для досліджуваного процесу. При формоутворенні кованих заготівель визначалися силові параметри. Достовірність чисельних результатів підтверджена експериментально. Випробування на ротаційне обтискання порожнистих заготівель проводилися на спеціальній кувальній машині, розробленій авторами. Перевірка результатів на достовірність здійснювалася на базі геометричних параметрів отриманих поковок і силових параметрів. Результати показують, що порожнисті заготівлі ступінчастих валів можна формувати шляхом ротаційного обтискання при використанні оправляння. Заготівлі, отримані куванням на оправлянні, мають більш високу точність і якість в порівнянні із заготівлями, сформованими без оправляння.
Ключові слова: осьове стискування, порожнисте кування, ступінчастий вал, метод скінченних елементів, експеримент.
Ключові слова: осьове стискування, порожнисте кування, ступінчастий вал, метод скінченних елементів, експеримент.
СЛОТА Я., ШИСЕР М., ДВОРАК М.
Експериментально-чисельний аналіз пружної віддачі алюмінієвих сплавів (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 93-102. Скачати PDF
Розглядається характеристика пружної віддачі двох різних алюмінієвих сплавів : AW - 5754 H22 завтовшки 0,8 мм, що належить до 5-ої серії, і
AW - 6082 T6 завтовшки 1,0 мм, що належить до 6-ої серії. Ці матеріали використовуються для різноманітного застосування, включаючи процес зміцнення. Характеристика пружної віддачі досліджувалася при випробуваннях на U-образний вигин. Як згинальний інструмент використовувалося пристосування з роликами, і експеримент проводився на радіусах R11 і R17. Одна група зразків була орієнтована в напрямі, паралельному напряму плющення, інша - в перпендикулярному. Експериментальні результати, отримані з використанням програмного комплексу MATLAB, порівнювалися з розрахунком методом скінченних елементів за допомогою програми PAM - STAMP. Досліджувався також вплив різних функцій плинності.
Ключові слова: метод скінченних елементів, ANSYS, стискування, три листи, сталь, механічне з'єднання.
AW - 6082 T6 завтовшки 1,0 мм, що належить до 6-ої серії. Ці матеріали використовуються для різноманітного застосування, включаючи процес зміцнення. Характеристика пружної віддачі досліджувалася при випробуваннях на U-образний вигин. Як згинальний інструмент використовувалося пристосування з роликами, і експеримент проводився на радіусах R11 і R17. Одна група зразків була орієнтована в напрямі, паралельному напряму плющення, інша - в перпендикулярному. Експериментальні результати, отримані з використанням програмного комплексу MATLAB, порівнювалися з розрахунком методом скінченних елементів за допомогою програми PAM - STAMP. Досліджувався також вплив різних функцій плинності.
Ключові слова: метод скінченних елементів, ANSYS, стискування, три листи, сталь, механічне з'єднання.
ЄРЕМЄЄВ В.А., СКРЖАТ А., СТАХОВИЧ Ф.
Аналіз напружень в кістках за допомогою лінійної мікрополярної теорії пружності при статичних навантаженнях (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 103-114. Скачати PDF
Розглядається моделювання таких пористих матеріалів, як кістка, методом скінченних елементів за допомогою лінійної мікрополярної теорії пружності. Для вирішення статичних крайових завдань розроблені нові кінцеві елементи, які сприймають мікрополярну поведінку цього матеріалу. Розроблені елементи були реалізовані в комерційному програмному комплексі ABAQUS. Розглядається моделювання стегнової кістки з імплантатом і без нього на різних стадіях загоєння.
Ключові слова: кістка, имплант, простір Козерата, мікрополярна пружність, чисельне моделювання, метод скінченних елементів.
Ключові слова: кістка, имплант, простір Козерата, мікрополярна пружність, чисельне моделювання, метод скінченних елементів.
БРУСИЛОВА А., ШРЕК А., ШВЕЦЬ П., ГАБРИШОВА З.
Моделювання глибокого витягу нестандартних заготівель в штампі з пружним притиском (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 115-122 . Скачати PDF
Показана ефективність використання нестандартних зварних заготівель при проектуванні кузовних деталей. Проте їх пластичність обмежена із-за різних механічних характеристик окремих деталей з таких заготівель, що призводить до непостійної плинності матеріалу і переміщення межі сплаву. Проведені лабораторні виміри витягу і моделювання матеріалу з використанням програмного комплексу LS - DYNA. Показано, що зусилля притиску і його розподіл істотно впливають на процес глибокого витягу нестандартних зварних заготівель. З урахуванням розміру площі притиску вплив на величину переміщення межі сплаву робить її напрям. При прогнозуванні пластичності нестандартних зварних заготівель результати моделювання були дуже надійними.
Ключові слова: хвостова зварювальна порожнеча, глибокий витяг, пружний притиск, моделювання.
Ключові слова: хвостова зварювальна порожнеча, глибокий витяг, пружний притиск, моделювання.
БУРГХАРДТ А., ШИБИЦЬКИ Д., КУРЦ К., МУШИНСЬКА М., МУХА Я.
Експериментальне дослідження поверхневої обробки сплаву Inconel 718 шляхом роботизованого видалення задирка з кромок при контролі зусиль (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 123-134. Скачати PDF
Представлені результати дослідження за оцінкою використання робототехники для зняття задирка і фасок з жорстким геометричним допуском. Робототехнічні засоби використовувалися для частини процесу виготовлення деталей авіаційних двигунів. При обробці дифузора авіаційного двигуна потрібно ручне зняття задирка з численних кромок. В результаті декілька деталей для кожного дифузора мають незадовільну якість. Пропонується задирки з кромок знімати із застосуванням пневматичного пристрою з контролем наростання зусиль. Для оптимізації процесу видалення задирок при роботизованому знятті фасок з високою точністю обробки використовувалася спеціальна методика. Даний процес обробки включає вимірювальну систему для визначення технологічної фаски у функції контактних зусиль при поступовому збільшенні сили подання. Встановлений точний інтервал параметрів обробки, включаючи контактне зусилля і швидкість руху центру інструменту, при якому задирки віддалялися ефективно, а фаски знімалися з жорстким геометричним допуском. Експериментальні дослідження проводилися при заданій силі подання з використанням інструменту високоточної обробки (FDB150). Зразок для механічної обробки був виконаний з погано обробленого титанового сплаву Inconel 718, вживаного в аерокосмічній промисловості. Оптимізація процесу обробки включала апроксимацію точок визначення ширини фаски. Результуюча функція давала похідну, що визначає швидкість зміни величини скосу кромки і відповідає фактичному поданню оброблювального інструменту. Експериментальні результати порівнювалися з прийнятими показниками якості, по яких визначалися параметри, близькі до оптимальних.
Ключові слова: процес автоматики, промислові маніпулятори, задирки, оптимізація процесу, стійкий проект.
Ключові слова: процес автоматики, промислові маніпулятори, задирки, оптимізація процесу, стійкий проект.
СПИШАК Э., КАЩАК Л., МАЙЕРНИКОВА А., ДЖУПОН М.
Аналіз поверхні реза при різанні електротехнічних листів (англ. мов.) // Проблемы прочности. - 2017. - № 4. - С. 135-142. Скачати PDF
Аналізується вплив величини проміжку різання на якість поверхні реза при обробці різанням. Досліджувалися чотири типи електротехнічних листів з номінальною товщиною 0,65 і 0,5 мм і різними механічними характеристиками (межа плинності, межа міцності при розтягуванні і відносне подовження). Для аналізу впливу вказаних чинників використовувалися чотири значення проміжку різання: 0,02; 0,05; 0,1 і 0,2 мм.
Ключові слова: електротехнічні листи, поверхня зрізу, проміжок різання, зміцнення.
Ключові слова: електротехнічні листи, поверхня зрізу, проміжок різання, зміцнення.